Ventilator Sharing during an Acute Shortage from the Covid‐19 Epicenter in New York

Jeremy R. Beitler, MD, MPHCenter for Acute Respiratory FailureColumbia University / New York‐Presbyterian Hospital June 16, 2020

• Funding sources:• NIH K23HL133489• NIH R21HL145506

• Unrelated disclosures:• Hamilton Medical (speaker fees for educational conference)• Sedana Medical (consulting)

Disclosures

• Context: the experience on the frontlines

• Acute ventilator shortages

• Avoiding a replay of New York

Overview

Spring in New YorkI have never seen war,but I imagine it much like New York today:a perpetual plungeinto panic, hyperarousal, and dismay.

Central Park field hospital,Manhattan (Image: ABC News)

Streets are empty. Stores are shuttered.Subway’s desolate. Broadway’s dark.Field hospitals best the spring bloomfor the eye’s attention in city parks.

We care for critical colleaguesunconscious and near death,who may forebode our shared fatein their last agonal breaths.

Washington Heights, Manhattan(Image: Personal photo)

CU Soccer Stadium, ManhattanImage: Columbia University

Face the fragility of our fleshnot together, but alone,for families we’ll never meet,stories never told.

CU Soccer Stadium conversion to hospital, ManhattanImage: Turner Construction

Outside Bellevue Hospital, Manhattan (Image: NY Post)

Hundreds die here every day,too many for the morgues, sobodies pile in refrigeratedtrucks outside the wards.

Patients die abruptlyand alone because they mustto stop spread of the contagionas our protective gear exhaust.

Outside Jacobi Hospital, Bronx (Image: NY Post)

12

34 5 6

7 8 9 10 11

We do our best with what we have,but our best thereof,does not change the factthat we alone are not enough.

CUIMC Ambulance Bay, Manhattan(Image: Personal photo)

Help’s not coming in force.So, is this the end of our arc?Or can our best be enoughfor you, New York?

CUIMC Main Entrance, Manhattan (Image: Personal photo)

Our hospital network normally has:• ~2600 inpatient beds• ~350 ICU beds

(across 9 hospitals)

NYP‐Columbia’s main hospital:• Normal ICU capacity: ~110 beds

• Peak Covid ICU census: >230 patients

• Intubated Covid‐ARDS patients in:• Operating rooms• Cardiac cath lab• Newly converted stepdown beds• Adjacent children’s hospital• Field hospital• ER converted to ICU

12First SARS‐CoV‐2 case in all of NYS was identified on March 1

Hospital Total Admits Total Disch Total Deaths % Deaths of Admits

NYP Allen 817 756 180 22.0%

NYP Brooklyn Methodist 1,453 1,298 385 26.5%

NYP Columbia Univ 2,045 1,765 443 21.7%

NYP Hudson Valley 352 324 97 27.6%

NYP Lawrence  595 533 120 20.2%

NYP Lower Manhattan 384 360 74 19.3%

NYP Morgan Stanley Children’s 241 216 1 0.4%

NYP Queens 2,232 2,084 577 25.9%

NYP Weill Cornell 1,447 1,181 222 15.3%

NYP‐WD 60 44 0 0%

TOTAL (NewYork‐Presbyterian) 9,626 8,561 2,099 21.8%13* Data through May 10, 2020. Deaths may lag due to delayed reporting.

COVID19‐Positive Admissions through May 10

Shifting Standards of Care with Covid Surge

Best Practice

Crisis StandardsThe best you can do given the resources, staff, & context

March 23, 2020

“Oversight Intensivist”

“ICU Lead”

Image adapted from SCCM, Gist Healthcare, and Ontario Health Plan for an Influenza Pandemic Work Group

15 15 15

15

60

Ventilator Shortages Considerations:• Size• Monitoring• Alarms• PEEP

• Exhalation valve• CO2• Staffing• Contact isolationFull‐feature ICU

Anesthesia machine

LTV

NIV

Context…

Mar 18, 2020 – New York Times

Mar 17, 2020 – New York Times

April 2, 2020 – New York Times

What Happens When No Ventilators are Left?… and you still have multiple potentially rescuable patients?

What Happens When No Ventilators are Left?

March 26, 2020

… and you still have multiple potentially rescuable patients?

Sun Mon Tue Wed Thu Fri Sat

Mar 15 16 17 18 19 20 21

22 23 24 25 26 27 28

29 30 31 Apr 1 2 3 4

5 6 7 8 9 10 11

Timeline for Ventilator Sharing“I don’t think this can be done safely but will explore.”

Dire predictions of imminent city‐wide ventilator 

rationing

Protocol public via GNYHA

Vent‐sharing launch

NYS+ethicsapproval, open OR‐as‐ICU

Dress rehearsal with leadership

Test protocol on anesth. machine

Develop strategy at bench

Call re: feasibility

Write protocol, get feedback

Write protocol

Call BTT in panic

Multi‐society condemnation

Sun Mon Tue Wed Thu Fri Sat

Mar 15 16 17 18 19 20 21

22 23 24 25 26 27 28

29 30 31 Apr 1 2 3 4

5 6 7 8 9 10 11

Timeline for Ventilator Sharing“I don’t think this can be done safely but will explore.”

Dire predictions of imminent city‐wide ventilator 

rationing

EHR scale‐upProtocol public via GNYHA

Vent‐sharing launch

NYS+ethicsapproval, open OR‐as‐ICU

HHS wide dissemination

Leadership: ready to scale

Dress rehearsal with leadership

Test protocol on anesth. machine

Develop strategy at bench

Call re: feasibility

Write protocol, get feedback

Write protocol

Call BTT in panic

Multi‐society condemnation but HHS private support

Sun Mon Tue Wed Thu Fri Sat

Mar 15 16 17 18 19 20 21

22 23 24 25 26 27 28

29 30 31 Apr 1 2 3 4

5 6 7 8 9 10 11

Timeline for Ventilator Sharing“I don’t think this can be done safely but will explore.”

Dire predictions of imminent city‐wide ventilator 

rationing

EHR scale‐upProtocol public via GNYHA

Vent‐sharing launch

NYS+ethicsapproval, open OR‐as‐ICU

HHS wide dissemination

Leadership: ready to scale

Dress rehearsal with leadership

Test protocol on anesth. machine

Develop strategy at bench

Call re: feasibility

Write protocol, get feedback

Write protocol

Call BTT in panic

Multi‐society condemnation but HHS private support

Sun Mon Tue Wed Thu Fri Sat

Mar 15 16 17 18 19 20 21

22 23 24 25 26 27 28

29 30 31 Apr 1 2 3 4

5 6 7 8 9 10 11

Timeline for Ventilator Sharing“I don’t think this can be done safely but will explore.”

Dire predictions of imminent city‐wide ventilator 

rationing

Building more OR‐as‐ICU spaceMultiple academic centers around US adopt protocol

EHR scale‐upProtocol public via GNYHA

Local ventilator supply starts to improve

Vent‐sharing launch

NYS+ethicsapproval, open OR‐as‐ICU

HHS wide dissemination

Leadership: ready to scale

Dress rehearsal with leadership

Test protocol on anesth. machine

Develop strategy at bench

Call re: feasibility

Write protocol, get feedback

Write protocol

Call BTT in panic

Multi‐society condemnation but HHS private support

Surge peaks next week

Before proceeding…• New York Governor executive order• Initiative directed by hospital leadership• Hospital ethics committee approval• Hospital IRB concurrence that not research

• Consent: obtained with explicit acknowledgement that it would benefit society but not directly benefit the patient until/unless ventilator supply exhausted

• Rationale: Gain some experience in controlled setting…• To determine if a realistic option• To permit rapid scaling when necessary• To plan movement of patients & ventilators throughout city

Public Health Initiative

Full protocol online at:protocols.nyp.org

Ventilator Sharing

• The greatest danger lies in the simplicity of the configuration.

• The plumbing is simple. Safe execution requires careful patient selection & management by intensivists with appropriate expertise adhering to a pre‐planned protocol.

• Pressure‐control: Mechanical change in 1 patient doesn’t affect other• Paralytics: Prevent patient triggering & between‐patient pendelluft• Patient‐specific inline monitors & alarms• Medical‐grade supplies• Redundant safety checks throughout protocol• Infection control: multiple antimicrobial filters, pathogen‐matched• Compatibility criteria: ensure both patients fully supported with settings

… and many others

Key Safety Measures

InitialCompatibilityCriteria

• Once a potentially compatible pair identified:• Deep sedation & paralysis• Initiate PCV in each patient• Match patients on PEEP & FiO2

• Match driving pressure, inspiratory time, & RR

• Safety checks at several steps• Minute‐volume within ± 2 liters/min of baseline• Auto‐PEEP < 5 cm H2O• SpO2 and ABG within specified ranges• Set ventilator to be shared to same settings with test lungs to confirm circuit function before transitioning patients

Match Ventilator Settings Before Sharing

Video at: https://www.atsjournals.org/doi/suppl/10.1164/rccm.202005‐1586LEBeitler et al. Am J Respir Crit Care Med. 2020. In press.

1st PairLessons Learned

• Anesthesia machine• CO2 absorbent• Alarm limits• Compliant extension tubing

• Staff familiarity

• PCV with HMEF

2nd PairLessons Learned

• Compatibility• Stability• ∆P on NMB

• ICU ventilator superior

3rd PairLessons Learned

• EHR‐based screening

Ventilator Allocation Schema

• The premise that there are not enough intensivists or ventilators to care for surges in the US is flawed

• We are a big country with a geographically dispersed population

• Surges are unlikely to happen in all high‐population areas simultaneously

• Acute staff & equipment shortages are the direct result of fragmentation

These Crises Should NOT Happen in US

• Coordinated movement• Of patients to areas of resources

(local/regional)• Of resources to areas of need• Of HCWs to areas of need

• Interstate collaboration• Hospitals• Professional societies

• NYS took a positive 1st step• Daily bed & ventilator reporting to NYS• Recurring calls among hospital & ICU leaders

• … but it’s not nearly enough

From Many Healthcare Networks, One Health System?

• Covid‐19 surge put NYC healthcare system on brink of collapse• PPE, physical space, ED/ICU staff, & ventilators

• Ventilator shortages can arise very quickly during epidemic wave

• Ventilator‐sharing could be a stop‐gap to buy time for relocating resources… if done:• in pre‐planned fashion• with well‐matched patients• in centers with appropriate expertise 

• More coordination would save more lives

Conclusions

Thank you.Questions?

jrb2266@cumc.columbia.edu

Ventilator‐sharing protocol & training video: protocols.nyp.org

Initial patient series: Beitler JR et al. Ventilator sharing during an acute shortage caused by the Covid‐19 pandemic. Am J Respir Crit Care Med. 2020. Epub ahead of print.